[发明专利]一种数字化继电保护装置测试系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字化继电保护装置测试系统及其方法，它具有复杂电力系统与暂态故障仿真能力。

背景技术

电力系统中从电磁式互感器到电子式互感器的转变正促使着继电保护装置从模拟输入量到数字输入量的转变。相应的继电保护测试系统也需要技术进步来满足各种数字化保护装置的检测需求，按照IEC61850规约为继电保护装置提供光信号测试信息。在各种数字化保护装置中，行波保护是最难检测的，主要因为目前的各种保护测试设备不具有为行波保护提供高频带暂态信号的能力。目前广泛应用的数字化继电保护测试系统可以分为三种，但各自存在着不同的缺点。

一、电力系统动态模拟与仿真实验室。

数字化改造后动模实验室按照实际电力系统模型进行设计、建设，可提供比较接近实际的运行环境，是检测继电保护装置的良好平台。但是动模实验室也存在投资大、占地广、模拟不够全面(一般只模拟单端无穷大系统)，对故障暂态信息量模拟不准确的缺点。

二、数字化继电保护测试仪

数字化继电保护测试仪能够输出符合数字化保护测试要求的光信号，并在输出信号中可以加入谐波、直流分量等成分，但是继电保护测试仪所能提供的仿真模型很有限，一般为双端系统，并且继电保护测试仪无系统暂态过程模拟能力，无法提供高频衰减分量和直流衰减分量，无法满足数字化继电保护装置全面检测的需求。

三、实时数字仿真系统

可使用实时数字仿真系统(Real Time Digital Simulator，RTDS)来模拟复杂一些的电力系统模型以产生保护装置需要的实时输入信号，但是实时数字仿真系统价格昂贵、建模复杂、输出量频带窄(RTDS只有4kHz的输出带宽即一个周波只有80个采样点)，无法满足基于暂态量的数字化保护装置对电力系统暂态过程的采样要求，且实时仿真系统受其计算能力影响无法实时仿真多节点、复杂电力系统的运行。

综上所述，目前流行的三种继电保护测试系统无论是在稳态信号还是暂态信号的模拟方面都存在着的缺陷。各种现有数字化继电保护测试系统的缺点严重制约了数字化保护装置的开发、应用，也制约了电力系统运行人员对数字化保护装置性能的掌握。

为克服现有继电保护测试系统的缺点，研究开发新型的数字化保护测试方法已迫在眉睫，其对于推动数字化保护装置的开发和应用，建设数字化的智能电网有着重要的作用。

发明内容

针对现有继电保护测试系统在暂态故障模拟能力方面的不足，本发明给出了一种数字化继电保护装置测试系统及其方法，它结合智能电网技术的发展，克服目前广泛应用的数字化保护测试系统所存在的不同程度的缺点，比如暂态故障模拟能力差，造价昂贵，模型简单，输出带宽小等，整个方法简单易行，运算量小。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种数字化继电保护装置测试方法，它的步骤为：

步骤1：利用成熟电力系统仿真软件对电力系统仿真模型进行故障仿真，取得高采样率故障波形仿真数据；

步骤2：将故障仿真数据转换为高频带电子式互感器采样输出的数据；

步骤3：将电子式互感器输出转换为IEC61850协议的数据格式；

步骤4：将以上三步离线计算后所得的数据下载到实时硬件中，利用实时硬件所具有的实时输出能力将数据按照实际数字化继电保护装置的采样周期逐个输出，从而输出实时模拟信号；

步骤5：将实时硬件输出经电光转换将电信号转换为光信号输出到数字化继电保护装置中进行测试；

步骤6：将数字化继电保护装置的动作信号经光电转换后将保护动作的光信号转换为电信号反馈给实时硬件；

步骤7：实时硬件再将故障波形和动作信号在时间上进行同步，将其输出到波形及信号显示装置上进行图形化显示，以分析故障波形与继电保护动作在时间上的对应关系，判断数字化继电保护装置动作特性。

所述步骤1中的采样率≥1MHz。

一种数字化继电保护装置测试系统，它包括：

一台后台离线计算机，离线计算获取数据，并将数据实时输出；

实时硬件，将数据按照实际数字化继电保护装置的采样周期逐个输出，从而输出实时模拟信号；实时硬件输出经电光转换模块将电信号转换为光信号输出到数字化继电保护装置中进行测试；

数字化继电保护装置，将动作信号经光电转换模块将保护动作的光信号转换为电信号反馈给实时硬件；